36kr-科技 09月01日
磷化铟:AI时代重获关注的半导体材料
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文章探讨了半导体技术的发展,指出第三代半导体(如GaN和SiC)在新能源汽车和消费电子领域的重要作用。然而,AI时代的到来正引发一场“逆袭”,曾经被视为“过渡技术”的第二代III-V族化合物半导体磷化铟(InP)正重新受到关注。光芯片龙头Lumentum等公司因光学硬件强劲需求,特别是基于磷化铟平台的EML激光器出货量显著增长,并正大力投资InP制造产能。日本JX金属也计划扩产InP衬底。磷化铟因其高饱和电子漂移速度和低发光损耗的特性,高度契合AI高速计算和数据传输需求,成为光芯片上游的关键原料。预测InP衬底市场将持续增长,中国在该领域占据主导地位。九峰山实验室在InP材料制备方面取得国产化突破。

💡 **磷化铟(InP)的“逆袭”与AI时代的契合**:尽管第三代半导体(GaN、SiC)在新能源汽车和消费电子领域表现突出,但AI时代的到来使得磷化铟(InP)这一曾被视为“过渡技术”的材料重新受到青睐。InP材料因其高饱和电子漂移速度和低发光损耗的特性,能够实现数据的高速传输,完美契合AI高速计算的需求,使其成为光芯片上游的关键原料,在AI产业链中扮演着越来越重要的角色。

📈 **市场需求激增与产能扩张**:以Lumentum为代表的光芯片公司,其光学硬件(特别是基于InP平台的EML激光器)需求强劲,带动了公司业绩增长。为了满足未来几年“预期激增的需求”,Lumentum正大力投资磷化铟制造产能。日本半导体材料商JX金属也计划投资15亿日元提高其磷化铟衬底产能约20%,预示着InP衬底需求将持续走高,公司还在考虑进一步投资以应对增长。

🌐 **磷化铟(InP)的技术优势与市场前景**:磷化铟是一种重要的二元半导体材料,在射频器件、光模块、LED、激光器等领域有广泛应用。尤其是在AI数据中心的数据传输中,磷化铟衬底在制造光模块器件方面的潜力巨大。Yole预测,全球磷化铟衬底市场规模将从2019年的0.89亿美元增长到2026年的2.02亿美元,复合年增长率为12.42%。中国是全球最大的磷化铟供应国,约占六成份额,而AXT(主要生产基地在中国)是全球领先的供应商之一。

🇨🇳 **国产化突破与产业链发展**:值得注意的是,九峰山实验室在磷化铟材料领域取得了重要技术突破,成功开发出6英寸磷化铟基探测器和激光器的外延生长工艺,实现了从核心装备到关键材料的国产化协同应用,关键性能指标达到国际领先水平。这一进展对于国内半导体产业链的自主可控具有重要意义。

半导体的进步既是工艺制程的进步,也是半导体材料的进步。纵观新能源汽车和消费电子的发展历程,第三代半导体凭借其禁带宽度极宽、高导热率等优势,在推动产业发展中发挥着重要作用。

AI时代,第三代半导体也没有落下——今年5月,英伟达宣布,其下一代800V HVDC架构采用纳微半导体的GaNFast氮化镓和GeneSiC碳化硅技术开发。

但技术的演进从来不是简单的线性替代。在AI时代,一场“逆袭”正在悄然上演。曾经被视为“过渡技术”的第二代III-V族化合物半导体磷化铟(InP),正重新站到聚光灯下。

光芯片龙头公司Lumentum不久前发布了最新财报,多项数据超出市场预期,背后的强劲动力就来自光学硬件的强劲需求。

2025年第二季度,公司创下EML出货收入新高,并开始向多家超大规模客户部署200G通道速率的EML激光器——这里提到的EML,即是基于Lumentum磷化铟平台。

Lumentum表示,正大力投资磷化铟制造产能,以确保未来几年供应能够满足“预期激增的需求”。

高需求预期之下,作出扩产选择的并不止Lumentum。

日本半导体材料商JX金属7月表示,拟投资15亿日元(约合0.73亿元人民币),将其位于日本茨城县北茨城市矶原工厂的磷化铟衬底产能提高约20%。

JX金属是全球少数几家磷化铟衬底制造商之一。公司表示,随着光通信在AI数据中心数据传输中使用规模扩大,公司磷化铟衬底需求也日益增长,预计未来磷化铟衬底的需求将持续走高,公司正在考虑进一步进行投资,并根据需要灵活调整。

为什么是磷化铟?

磷化铟是由磷和铟组成的二元半导体材料,是仅次于硅之外最成熟的半导体材料之一,被广泛应用于生产射频器件、光模块、LED(Mini LED及Micro LED)、激光器、探测器、传感器等器件。

在过去,磷化铟主要应用于电信设备和特殊仪器中,产品应用面相对冷门。20世纪80年代,磷化铟首次被用于晶体管中,20世纪90年代,磷化铟被用于电信用电吸收调制激光器中。

但随着AI热潮掀起,因磷化铟具有饱和电子漂移速度高、发光损耗低的特点,高度符合AI高速计算需求,能让数据顺利实现高速传输,由此成为光芯片上游的关键原料,从曾经的冷门产品一跃成为AI产业链中最炙手可热的材料之一。

光芯片以光子为载体,通过光波导、调制器、探测器等组件实现超高速、低功耗及大带宽的信息处理,核心材料体系以硅基(低成本、CMOS 兼容)与磷化铟(高效光源) 协同为主。

国信证券指出,硅是理想的光电子集成平台,硅基材料与化合物材料结合有望充分平衡性能与成本。其中,Ⅲ-Ⅴ族材料如磷化铟是高性能激光器的核心材料,因为这类材料是直接带隙材料,具备高发光效率。

天风证券此前报告认为,AI算力提升浪潮下,金属材料产业链迎来发展新机遇。其中,在数据传输层面,磷化铟衬底可被广泛应用于制造光模块器件,在5G通信、数据中心等产业迅速发展及AI算力提升的拉动下,有望蓬勃发展。

据Yole预测,2019年全球磷化铟衬底市场规模为0.89亿美元,2026年全球磷化铟衬底市场规模为2.02亿美元,2019-2026年复合增长率为12.42%。

数据显示,我国是全球最大的磷化铟供应国,占比约六成,之后依序为德国、日本与美国。磷化铟衬底前三大供应商分别是日本住友电工、美国AXT以及法国II-VI;其中,AXT市占率高达六至七成,主要生产基地位于我国。

值得一提的是,日前九峰山实验室宣布在磷化铟材料领域取得重要技术突破,成功开发出6英寸磷化铟(InP)基PIN结构探测器和FP结构激光器的外延生长工艺,关键性能指标达到国际领先水平。这一成果也是国内首次在大尺寸磷化铟材料制备领域实现从核心装备到关键材料的国产化协同应用。

据《科创板日报》不完全统计,A股中磷化铟相关公司有:

本文来自微信公众号“财联社AI daily”,作者:郑远方,36氪经授权发布。

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